JP2003258522A - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
ンの切り替えが可能なアンテナ装置を提供する。 【解決手段】 アンテナ21に近接配置された無給電の
付加導体41を、クロスダイオード(送信時導通スイッ
チ42’)を介して接地する。これにより、アンテナ2
1の送受信電力に応じて付加導体41の接地/非接地が
自動的に切り換えられ、送信時の高周波電力ではクロス
ダイオードが導通して付加導体41が接地されアンテナ
21に対して反射器として機能し、受信時の微弱電力で
はクロスダイオードは導通せず付加導体41は非接地と
なるためアンテナ21の放射パターンには寄与しない。
Description
関し、特に、放射パターンの切り換えが可能なアンテナ
装置に関する。
別することができ、従来、 (1)無指向性(リトラクタブルアンテナ、固定式アン
テナ) (2)指向性(無給電素子、シールド版を併用したアン
テナ) (3)中間(内蔵アンテナ) (4)指向性の制御可能(アレイアンテナ) といったアンテナがある。
タ閲覧時あるいはキー操作時は、いずれの方向からの信
号でも検出できる無指向性のアンテナが信号検出上好ま
しい。一方、通話時においては、アンテナが操作者の近
傍に置かれるため、アンテナの放射効率が自由空間と比
べて半減かそれ以下に低下してしまい、また、操作者に
よって放射電波が反射されることによって放射パターン
が乱れ、さらに、アンテナのVSWR(Voltage Standi
ng Wave Ratio:電圧定在波比)が悪くなり、不整合損
によって伝送ロスが生じるため、操作者という障害物の
ない側に指向性のある放射パターンがアンテナの特性上
望ましい。
れら無指向性と指向性の2つの放射パターンを使用状況
に応じて切り替えることが理想的であるといえる。
話の使用状況を識別してその使用状況に適した放射パタ
ーンに切り替えることのできる携帯電話は実現されてい
ない。
両方の放射パターンを持ちうる可能性のあるアンテナと
して、各エレメントアンテナが放射器となっているアレ
イアンテナがあるが、このアレイアンテナは、エレメン
トアンテナの数だけ送受信回路と位相器を必要とし、回
路が複雑化、巨大化するため、携帯電話のような小型機
器への実装は困難である。
に操作者から離れた位置で携帯電話が使用される場合に
は、無指向性あるいはそれに近い放射パターンにし、操
作者の近傍で使用される通話時には、操作者と対向する
拡声器の設置面とは反対側への指向性を持つ放射パター
ンにする等、携帯電話の使用状況に応じて放射パターン
を切り換えることのできるアンテナ装置を提供すること
を目的とする。
ため、請求項1記載の発明は、携帯通信端末のアンテナ
装置において、アンテナと、前記携帯通信端末の状態を
判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に応じて
前記アンテナの放射パターンを切り換える切換手段とを
具備することを特徴とする。
載の発明において、前記アンテナは、第1のアンテナと
該第1のアンテナとは放射パターンの異なる第2のアン
テナとから成り、前記切換手段は、前記判別手段の判別
結果に応じて前記第1のアンテナおよび前記第2のアン
テナを切り換えることを特徴とする。
載の発明において、前記第1のアンテナは無指向性を有
し、前記第2のアンテナは指向性を有することを特徴と
する。
載の発明において、前記第2のアンテナは、前記携帯通
信端末に内蔵される拡声器の拡声方向と反対側に放射量
の多い指向性を有することを特徴とする。
載の発明において、前記判別手段は、前記携帯通信端末
が操作者の近傍で使用される第1の状態と、操作者から
離れた位置で使用される第2の状態とを判別することを
特徴とする。
載の発明において、前記判別手段は、前記携帯通信端末
が電話受信、若しくは電話発信している場合に、該携帯
通信端末は第1の状態であると判別することを特徴とす
る。
載の発明において、前記判別手段は、前記携帯通信端末
に外付けイヤホンが接続されておらず、かつ該携帯通信
端末に内蔵される拡声器が使用されている場合に、該携
帯通信端末は第1の状態であると判別することを特徴と
する。
載の発明において、前記切換手段は、前記判別手段によ
り前記携帯電話が第1の状態であると判別された場合は
前記第2のアンテナを接続し、第2の状態であると判別
された場合は前記第1のアンテナを接続することを特徴
とする。
載の発明において、前記アンテナは、前記第1のアンテ
ナおよび前記第2のアンテナによるダイバーシティ受信
を行うことを特徴とする。
記載の発明において、前記アンテナは、給電部を有する
主放射導体と該主放射導体に近接配置される無給電導体
とから成り、前記切換手段は、前記判別手段の判別結果
に応じて前記無給電導体の接地/非接地を切り換えるこ
とを特徴とする。
0記載の発明において、前記判別手段は、前記携帯通信
端末が操作者の近傍で使用される第1の状態と、操作者
から離れた位置で使用される第2の状態とを判別するこ
とを特徴とする。
1記載の発明において、前記判別手段は、前記携帯通信
端末が電話受信、若しくは電話発信している場合に、該
携帯通信端末は第1の状態であると判別することを特徴
とする。
1記載の発明において、前記判別手段は、前記携帯通信
端末に外付けイヤホンが接続されておらず、かつ該携帯
通信端末に内蔵される拡声器が使用されている場合に、
該携帯通信端末は第1の状態であると判別することを特
徴とする。
1記載の発明において、前記切換手段は、前記判別手段
により前記携帯電話が第1の状態にあると判別された場
合は前記無給電導体を接地し、第2の状態にあると判別
された場合は前記無給電導体を非接地とすることを特徴
とする。
記載の発明において、前記切換手段は、シリコンダイオ
ード、若しくはPINダイオード、若しくはMESFE
Tを含む高周波スイッチにより構成されることを特徴と
する。
記載の発明において、前記携帯通信端末は、表示部を有
する第1の本体部と操作部を有する第2の本体部とをヒ
ンジ部を介して折りたたみ可能に連結された端末であ
り、前記判別手段は、前記携帯通信端末が、前記第1の
本体部と前記第2の本体部とが折りたたまれて閉じてい
る第1の状態にあるか、前記第1の本体部と前記第2の
本体部とが開いている第2の状態にあるかを判別するこ
とを特徴とする。
端末のアンテナ装置において、給電部を有する主放射導
体と、該主放射導体に近接配置される無給電導体と、前
記無給電導体と地板との間に接続されるクロスダイオー
ドとを具備することを特徴とする。
電力の一部が無給電導体に結合してその高周波電力によ
りクロスダイオードが導通し、無給電導体が接地されて
反射器若しくは導波器として作用し、受信時には微弱電
力のためクロスダイオードは導通せず、無給電導体はア
ンテナの放射パターンに寄与しない。
7記載の発明において、前記アンテナ装置は、前記クロ
スダイオードと並列に接続し、並列共振回路を構成する
インダクタおよびキャパシタをさらに具備することを特
徴とする。
F時の容量を並列共振回路の一部として吸収できるた
め、アイソレーションが向上する。
端末のアンテナ装置において、給電部を有する主放射導
体と、該主放射導体に近接配置され、直列接続されたイ
ンダクタおよびクロスダイオードと、該インダクタおよ
びクロスダイオードに並列接続されたキャパシタとから
成る共振回路が両端に接続された無給電導体とを具備す
ることを特徴とする。
ではクロスダイオードはターンオンせずに無給電導体の
実行長はその両端に接続されるロードインダクタを含ん
だ長さとなり、送信時には送信電力によりクロスダイオ
ードがターンオンしてロードインダクタとキャパシタと
が並列共振回路を構成して無給電導体の実行長はそれの
みの長さとなるため、送受信時それぞれにおいて異なる
放射パターンを得ることができる。
装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明す
る。
が少ないので放射効率が良く、また、送信に10W〜数
10kWの大きな電力を用いるため、挿入損失や歪みが
問題となるダイオードなどの非線形素子をアンテナの一
部として使うことはなかった。また、固定局が主であっ
たため、アンテナの放射パターンを切り換える必要はな
かった。
およびアンテナの小型化、信号の広域化は、Q値の低い
アンテナを使うことを余儀なくしている。また、送信電
力が1W以下になったことや非線形素子の特性の進歩に
より、PINダイオード、MESFET(Metal Semicon
ductor Field Effect Transistor)などの高周波スイッ
チをアンテナの一部として使える可能性がでてきた。
テナ装置について携帯電話端末に用いるアンテナを例に
説明していく。
末がどのように使用されているかに応じて放射パターン
を切り換えるアンテナ装置について説明する。
一構成例を示す図である。
に、信号処理/発生部11、無指向性のアンテナ21、
指向性を有するアンテナ31から構成され、アンテナ2
1および31を選択的に使用することにより、アンテナ
放射パターンの切り換えを可能としたものである。
理/発生部11で生成されてパワーアンプ23で増幅さ
れ、デュプレクサ22を介してアンテナ21から送信さ
れる。また、アンテナ21で受信される信号は、デュプ
レクサ22を介して低雑音増幅器(LNA)で増幅され
て信号処理/発生部11に入力される。即ち、アンテナ
21、デュプレクサ22、LNA23、PA24で構成
される回路は、単独のアンテナで動作する従来回路に相
当し、したがって、アンテナ装置100は、単独のアン
テナ21で動作する従来回路上に、指向性を有するアン
テナ31、切換スイッチ32、スイッチ駆動回路33
が、それぞれ1つずつ追加されて構成されたものであ
る。なお、点線で囲った部分が従来構成に追加された部
分である。
端末において、モニタ閲覧時、キー操作によるインター
ネット等の使用時、若しくは待ち受け時を初期状態と
し、この初期状態において、切換スイッチ32を無指向
性のアンテナ21に接続する。また、アンテナ装置10
0は、携帯電話端末において、電話がかかってきたとき
(着呼したとき)、若しくは電話をかけるとき(発呼し
たとき)を、この携帯電話端末が操作者の近傍に置かれ
る通話状態になったと認識する。そして、電話回線が切
断されたときに、初期状態に戻ったと認識する。
者の近傍におかれる通話状態において、操作者の耳の近
傍に位置するように、携帯電話端末の操作者の対向面に
設置される。
末が着呼若しくは発呼することにより初期状態から通話
状態となったことを認識すると、信号処理/発生部11
において、無指向性のアンテナ21から指向性を有する
アンテナ31に接続を切り換えるための切換信号を生成
する。この切換信号は、スイッチ駆動回路33により増
幅されて切換スイッチ32に入力され、これにより、切
換スイッチ32は、アンテナ21からアンテナ31に接
続を切り換える。
末が電話回線から切断され、通話状態から初期状態に戻
ったとを認識すると、信号処理/発生部11において、
指向性を有するアンテナ31から無指向性のアンテナ2
1に接続を切り換えるための切換信号を生成し、この切
換信号がスイッチ駆動回路33により増幅されて切換ス
イッチ32に入力されると、切換スイッチ32は、アン
テナ31からアンテナ21に接続を切り換え、これによ
り、アンテナ装置100は初期状態に戻る。
で携帯電話端末が使用される場合は、無指向性のアンテ
ナ21による送受信を行い、操作者の近傍で携帯電話端
末が使用される場合(通話状態のとき)は、操作者とい
う障害物のない側に指向性のあるパターンを有するアン
テナ31による送受信を行うことができる。
時には、使用状況に応じてアンテナ21かアンテナ31
のいずれかを切換スイッチ32により選択し、受信時に
は、アンテナ21およびアンテナ31によりダイバーシ
ティ受信するようにすることもできる。この回路構成
は、図1に送受信切換スイッチおよびLNAを1つずつ
追加することで容易に実現できる(図示せず)。
別の構成例を示す図である。
に、信号処理/発生部11、無指向性のアンテナ21、
付加導体41から構成され、付加導体41の接地/非接
地を切り換えることによりアンテナ21の放射パターン
の切り換えを可能としたものである。
23、PA24で構成される回路は、図1に示したアン
テナ装置と同様に、単独のアンテナで動作する従来回路
に相当し、したがって、アンテナ装置100は、単独の
アンテナ21で動作する従来回路上に、付加導体41、
切換スイッチ42、スイッチ駆動回路43が、それぞれ
1つずつ追加されて構成されたものである。なお、点線
で囲った部分が従来構成に追加された部分である。ま
た、切換スイッチ42の1つの端子は接地されている
が、これは、このアンテナ装置100の回路が実装され
る基板を地板とみなし、これに接地されることを表す。
ンテナ21と組み合わせて動作させたときに、切換スイ
ッチ42により所望の2種類の放射パターンが得られる
ように設計されている。即ち、この付加導体41は、導
波器、反射器、RFシールド板、または地板面積の拡大
等に使われる。
/非接地を切り換えるために用いられる。また、切換ス
イッチ42は、付加導体41あるいはアンテナ21のパ
ターンの一部の開放/短絡のために用いることもでき
る。
端末において、モニタ閲覧時、キー操作によるインター
ネット等の使用時、若しくは待ち受け時を初期状態と
し、この初期状態において、切換スイッチ42は、付加
導体41を非接地としてアンテナ21の放射パターンに
寄与していないようにする。また、アンテナ装置100
は、携帯電話端末において、電話がかかってきたとき
(着呼したとき)、若しくは電話をかけるとき(発呼し
たとき)を、この携帯電話端末が操作者の近傍に置かれ
る通話状態になったと認識する。そして、電話回線が切
断されたときに、初期状態に戻ったと認識する。
に、拡声器12は、携帯電話端末が操作者の近傍におか
れる通話状態において、操作者の耳の近傍に位置するよ
うに、携帯電話端末の操作者の対向面に設置される。
末が着呼若しくは発呼することにより初期状態から通話
状態となったことを認識すると、信号処理/発生部11
において、付加導体41を非接地から接地に切り換える
ための切換信号を生成する。この切換信号は、スイッチ
駆動回路43により増幅されて切換スイッチ42に入力
され、切換スイッチ42は、入力された切換信号に基づ
いて、付加導体41を非接地から接地に切り換える。こ
れにより、付加導体41は、導波器、反射器、RFシー
ルド板等として機能することとなり、アンテナ21の放
射パターンを無指向性から有指向性のものに切り換え
る。
末が電話回線から切断され、通話状態から初期状態に戻
ったとを認識すると、信号処理/発生部11において、
付加導体41を接地から非接地に切り換えるための切換
信号を生成し、この切換信号がスイッチ駆動回路43に
より増幅されて切換スイッチ42に入力されると、切換
スイッチ42は、付加導体41を接地から非接地に切り
換え、これにより、アンテナ21の放射パターンを初期
状態の無指向性に戻す。
にアンテナ21の放射パターンが操作者と反対側に指向
性をもつパターンとなるようにこの付加導体41を設計
することで、モニタ閲覧時等の比較的操作者から離れた
場所で携帯電話端末が使用される場合(初期状態)には
付加導体41を非接地としてアンテナ21の放射パター
ンを無指向性とし、音声通話等の操作者の近傍で携帯電
話端末が使用される場合(通話状態)にはアンテナ21
の放射パターンを操作者と反対方向に強く電波を放射す
る有指向性のパターンに切り換えることができる。
アンテナ装置において、切換スイッチ32および42に
は、既存の機械的または電気的切換スイッチを用いるこ
とができ、例えば、PNダイオード、PINダイオー
ド、MESFET等の半導体スイッチを用いることがで
きる。
SFETのON/OFF時の数百MHzから数GHzで
の等価回路を示したものである。
周波領域において、MESFETは、ON時には、0.
数Ω〜1ΩのON抵抗をもち(図3(a)に示す)、O
FF時には、数MΩのOFF抵抗と、それに並列に0.
数pF〜1pFの端子間容量をもつ(図3(b)に示
す)。ところで、アンテナ系に要求されるQ値は、必要
な信号帯域と中心周波数の比から決まるが、携帯電話に
おいて、帯域比から計算されるQ値は、一般に5〜50
程度である。一方、アンテナのインダクタンス成分は、
設計の仕方によるが、数十Ωから数百Ωになる。したが
って、所望の帯域を満足するアンテナ系の抵抗損失分
は、概算すると、1〜500Ω程度になる。これは、図
3(a)で示したPINダイオードのON抵抗0.数Ω
〜1Ωをアンテナの一部として実装したときに、送受信
の損失が0.1%〜50%増えることを意味している
が、適した設計を行えば、半導体スイッチが送受信のロ
スにならない。したがって、切換スイッチ32および4
2に、問題なくMESFETを用いることができる。
よるやり取り以外に操作者が通話姿勢をとる場合に、音
声または音楽をダウンロードしながら聴く場合が考えら
れる。これは、音声を流すために拡声器12が使われる
点で音声通話と共通する。したがって、外付け用のイヤ
ホン13が使われず、かつ携帯電話内蔵の拡声器12が
使用されている状態を、通話状態として信号処理/発生
部11に認識させることにより、より正確に携帯電話が
操作者の近傍にあるか否かを識別させることができる。
信時とでアンテナの放射パターンを切り換えるアンテナ
装置について説明する。
一構成例を示す図である。
構成を示す図であり、クロスダイオードが導通する電圧
(0.数V)以上の電圧がかかった場合に導通する回路
である。この送信時導通スイッチの接続された無給電導
体を給電アンテナの近傍に配置すると、信号送信時には
その高周波電力により導通し、受信時には微弱電力であ
るので非導通となる。ここで、付属のインダクタLおよ
びキャパシタCは、ダイオードのOFF時の容量の存在
が動作上望ましくない場合に、それを並列共振回路の一
部として吸収し、アイソレーションを向上させるために
付加される。
における制御線(スイッチ駆動回路43)付き切換スイ
ッチ42を、図4(a)に示したクロスダイオードを用
いた制御線を必要としない送信時導通スイッチ42’で
置き換えた場合のアンテナ装置の回路構成を示す図であ
る。
において、クロスダイオード配置の送信時導通スイッチ
42’が、アンテナ21の送信電力によってONするこ
とを概算により確認する。
度であり、通常の良好な送信時には、少なくとも最大送
信電力の10%程度の0.1Wが電波として送信されて
いる。ここで、付加導体41は、アンテナ21からの電
磁波の一部が当たるようにアンテナ21と近接して配置
されており、例えば、送信電力の10%が結合している
とすると、0.1Wの10%、即ち、0.01W程度の
電力が付加導体41に加わることとなる。なお、付加導
体41には、線状、板状などの導体を用いられるさて、
付加導体41のインダクタンスを実現容易な0.1μH
とし、送信周波数を1GHzとすると、付加導体41の
インピーダンスZは、 Z=jωL=j600Ω となる。
V^2/Zより、 V=2.5Vrms=3.5Vp−p となり、通常、ダイオードは、0.7Vp−pの電圧が
印可されればONするので、3.5Vp−pは充分なタ
ーンオン電圧といえる。したがって、アンテナの送信時
にクロスダイオードが自動的に導通状態になる。
特性が上がることを確認する。
F時の等価回路は図3(b)のようになり、ストレーキ
ャパシティによりOFF時アイソレーションが悪化する
ことが一般的に知られている。典型的な端子間容量は
0.5pF程度で、1GHzにおいて、このインピーダ
ンスは、 Zc=−j×1/(2πfC)=−j320Ω となる。つまり、図4(a)において、外付けのインダ
クタLとキャパシタCがなく、逆極性に接続されたダイ
オード2つのみが存在する場合には、−j320Ωのイ
ンピーダンスになる。
体41とクロスダイオードのみが存在する場合、合計の
インピーダンスは、これまでの計算より、 Ztotal=j600−j320=−j300 程度となる。
Lと、必要により加えられるコンデンサCが加わる場合
を考える。ここで、調整の容易さのため、コンデンサは
可変コンデンサでも良いし、あるいは基板間のストレー
キャパシタを含んでも良い。
付けコンデンサCの容量を0.5pFとすると、合計の
容量は1pFとなり、これと1GHzで共振するための
インダクタLは25nHとなる。ここで、25nHのイ
ンダクタLには、汎用品の1005タイプ(1mm×
0.5mm×0.5mm)を用いれば良い。この並列共
振回路のインピーダンスは、Q値を10程度とすると、
QωLで与えられ、 QωL=1600Ω となる。したがって、図4(c)の全体のインピーダン
スは、 |Ztotal’|=|j600+1600|=170
0Ω となる。
のインピーダンスZ|Ztotal|=300Ωと、共
振回路によりダイオードのストレートキャパシタンスを
キャンセルした回路で得られるインピーダンス|Zto
tal’|=1700Ωとを比べると、 |Ztotal’/Ztotal|=1700/300
=5.7 となり、インピーダンスが少なくとも数倍高くなってい
ることがわかる。また、QωLと|Ztotal’|と
の値が近いことから、付加導体41やダイオードのスト
レートキャパシタの状態に依存せず、OFF時の特性を
所望の一定値に決められる設計上の容易さがあることも
わかる。
置において、送信時のアンテナ21の送信電力によって
送信時導通スイッチ42’のクロスダイオードが自動的
に導通状態となり、付加導体41が接地され、これによ
り、無指向性のアンテナ21の放射パターンが付加導体
41の反対側に強く電波を放射する有指向性のパターン
に切り換えられる。つまり、アンテナ21より操作者側
に付加導体41を設けることで、受信時には無指向性、
送信時には操作者と反対方向に指向性を有するアンテナ
装置を構成することができる。
別の構成例を示す図である。
インダクタLまたはキャパシタCをアンテナの構成の一
部となるようにした場合に有効な回路である。この受信
時動通スイッチは、送信時の高周波電力によって半導体
が導通し、図5(a)の回路全体として並列共振回路と
なり、OFFになる。一方、受信時の微弱電力では、キ
ャパシタC側に電流が流れ、ONになる。
の一例を示し、インダクタLと並列に図5(a)の受信
時導通スイッチを付加した例である。
れるように、給電導体よりやや長い導体は反射器として
動作し、短い場合には導波器として動作する。
されたコンデンサCが、高周波電力において並列共振回
路を構成するため、図5(b)に示す導反射器50は、
図5(c)に示すように給電アンテナと組で使用した場
合に、信号送信時にはインダクタLを含まない短い導
体、則ち導波器として動作し、受信時にはインダクタL
を含む長い導体、即ち反射器として動作する。即ち、無
給電素子に制御線のない高周波スイッチ付加することに
より、この無給電素子を給電アンテナと組で使用した場
合に、送受信時それぞれにおいて異なる放射パターンを
得ることができる。
は、線状導体51、この線状導体の両端に電気的に接続
されたロードインダクタ52、クロス配置されたダイオ
ード53、キャパシタ54とから構成され、図5(c)
に示すように、給電部61を有する線状導体60の近傍
に配置される。
と、ダイポールアンテナとして動作する。このダイポー
ルアンテナの放射パターンは円形の無指向性であるが、
導反射器50を近接配置して、線状導体60の送受信電
力によりクロスダイオード53がターンオン、オフする
ことにより、その放射パターンに指向性をもたせること
ができる。
ターンオンせず、導反射器50の実行長は線状導体51
とその両端に接続されるロードインダクタ52を含んだ
長さとなる。一方、送信時には、送信電力によりダイオ
ード53がターンオンし、ロードインダクタ52とキャ
パシタ54とが並列共振回路を構成し、導反射器50の
実行長は線状導体51のみの長さとなる。
信時によってその実行長が変化し、この実行長を適宜調
整することにより、導波器として機能する長さ、反射器
として機能する長さ、若しくは導波器としても反射器と
しても機能しない長さの3パターンのうち、任意の2つ
の長さに切り換えて使用することができる。
パターンの切り換えについて具体例をあげて説明する。
る放射パターンの一例を示す図であり、主放射導体60
を紙面に垂直に立てたときの水平面内の垂直偏波を表し
ている。
放射導体60の長さ9.638cm、導反射器50の長
さ9.148、主放射導体60と導反射器50の距離
3.64、インダクタLはそれぞれ2nH、キャパシタ
Cはそれぞれ5.6pFである。
反射器50のダイオード53がONの場合の放射パター
ンであり、中央円形の放射パターンは、ダイポールアン
テナ(主放射導体60)のみの放射パターン、中央ひょ
うたん型の放射パターンは、導反射器50のダイオード
53がOFFの場合の放射パターンである。
%変化させるだけで所望の周波数では共振しなくなる。
例えば、導反射器50の長さを9.148cmから7.
148cmに短くすると、図5(c)のアンテナ構成に
おいて、ダイオードON時の放射パターンは、図6の中
央円形の放射パターン、即ちダイポールアンテナ(主放
射導体60)のみの場合と同じ放射パターンとなる。し
たがって、ダイオード53のOFF時に導反射器50が
導波器もしくは反射器として動作するよう、ロードイン
ダクタ52およびキャパシタ54の値を再調整すること
により、ダイオードのON時には無指向性の円形放射パ
ターンが得られ、ダイオードのOFF時には、指向性を
有する点線もしくは実線ひょうたん型の放射パターンが
得られる。
調整することにより、図6に示す3つの放射パターンの
うちの任意の2つの放射パターンを切り換えて使用する
ことができる。
ロスダイオード53を用いたが、このクロスダイオード
53の代わりに、ON・OFFのための制御線付きのP
INダイオードを用いても同様の効果を得ることができ
る。
ドの自己ON/OFF機能による放射パターンの切り替
えは、送信時刻と受信時刻が異ならないと実現できな
い。したがって、TDMA方式やTDD方式のような送
受信を別時刻に実施する方式において有効となる。一
方、PINダイオードのような高周波スイッチに制御線
を接続し、バイアス電圧によりPINダイオードのON
/OFFする場合は、送信と受信を同時刻で行う方式、
および送信と受信を時分割で行う方式の両方について使
用可能なアンテナとなる。
筐体を模した構成例である。
正面図で、液晶パネルおよびキー操作部を除いた正面の
みが銅箔71で覆われ、この銅箔71の中心線上には間
隙71gが設けられている。また、液晶パネル上部に
は、拡声器12が設けられている。
話端末の樹脂筐体の側面図で、樹脂筐体の左側に内蔵逆
Fアンテナ72が置かれ、中央に地板となる導体73、
右側は前述の銅箔71、およびその上部に拡声器12が
配置されている。銅箔71と地板となる導体73とは、
PINダイオードで接続され、PINダイオードの両端
にあるインダクタを介してPINダイオード制御用の信
号が送られる。
話端末の樹脂筐体の背面図で、左上に上記のPINダイ
オードとインダクタからなるスイッチ74が配置され、
筐体銅箔71と地板73とがスイッチ74により導通す
る構造になっている。右上には内蔵逆アンテナが置かれ
ている。
き、放射パターンは、地板73を介して内蔵逆Fアンテ
ナ72側、即ち拡声器12の設置面と反対側に放射する
指向性のあるものとなる(図8(a))。一方、筐体銅
箔71と地板73とが非道通状態のときは、その放射パ
ターンは地板73を介して内蔵アンテナ72と筐体銅箔
71側の両側に放射する指向性のない放射パターンとな
る(図8(b))。
プレー側本体部と、テンキー等の操作ボタンを備える操
作ボタン側本体部とが折りたたみ可能に連結される折り
たたみ型(クラムシェル型)の携帯電話端末に、上記の
各実施例において説明したアンテナ装置を適用し、この
携帯電話端末の開閉を検出するために一般的に使われて
いる開閉識別用の既存のスイッチを用いることで、その
開閉状態に応じてアンテナの放射パターンを切り換える
よう構成することもできる。
たたみ状態においては無指向性の放射パターンとし、通
話時やモニタ閲覧時等のディスプレー側本体部と操作ボ
タン側本体部とが開かれた状態においては指向性のある
放射パターンとする。これにより、ポケットやカバン等
に入っている可能性の高い折りたたみ時にはどの方向か
らも受信可能な無指向性の放射パターンとし、通話時や
モニタ閲覧時には受信方向は限られる反面受信感度の高
い指向性のある放射パターンとするなど、効果的な送受
信が可能となる。
帯機器だけでなく、ノートブックパソコン等のハンドキ
ャリアが可能な移動用通信機器についても同様の効果が
得られる。すなわち、折りたたんだ状態では無指向性の
放射パターンとすることでハンドキャリア時には全方向
から受信できるようにし、主液晶画面を開いた使用時に
は、膝あるいはスチール机等の障害物があるために効率
的な放射を期待できない底面側には放射しない指向性の
ある放射パターンとすることができる。
ば、信号処理/発生部11は、拡声器12およびイヤホ
ン13の使用状況に基づいて携帯電話端末が操作者の近
傍にあるか否かを判別し、携帯電話端末が操作者の近傍
にあると判断された場合は操作者と反対側に指向性を有
するアンテナ31を使用し、操作者から離れた場所にあ
ると判断された場合は無指向性のアンテナ21を使用し
て信号の送受信を行うので、効率的な送受信が可能とな
る。
2およびイヤホン13の使用状況に基づいて携帯電話端
末が操作者の近傍にあるか否かを判別し、携帯電話端末
が操作者の近傍にあると判断された場合は付加導体41
を非接地としてアンテナ21の放射パターンを無指向性
とし、操作者から離れた場所にあると判断された場合に
は付加導体41を接地してアンテナ21の放射パターン
を操作者という障害物のない側に指向性のあるパターン
とするので、効率的な送受信が可能となる。
介して接地することにより、付加導体41の接地/非接
地がアンテナ21の送受信電力に応じて自動的に切り換
えられ、送信時と受信時とでアンテナ21の放射パター
ンを切り換えて効率的な送受信を行うことが可能とな
る。
る導反射器50を用い、をの実行長を適宜調整すること
により、導波器として機能する長さ、反射器として機能
する長さ、若しくは導波器としても反射器としても機能
しない長さの3パターンのうち、任意の2つを切り換え
て使用することができ、送信時と受信時とでアンテナ2
1の放射パターンを切り換えて効率的な送受信を行うこ
とが可能となる。
す図である。
す図である。
ら数GHzでの等価回路を示す図である。
す図である。
す図である。
ンの一例を示す図である。
す図である。
す図である。
Claims (19)
- 【請求項1】 携帯通信端末のアンテナ装置において、 アンテナと、 前記携帯通信端末の状態を判別する判別手段と、 前記判別手段の判別結果に応じて前記アンテナの放射パ
ターンを切り換える切換手段とを具備することを特徴と
するアンテナ装置。 - 【請求項2】 前記アンテナは、 第1のアンテナと該第1のアンテナとは放射パターンの
異なる第2のアンテナとから成り、 前記切換手段は、 前記判別手段の判別結果に応じて前記第1のアンテナお
よび前記第2のアンテナを切り換えることを特徴とする
請求項1記載のアンテナ装置。 - 【請求項3】 前記第1のアンテナは無指向性を有し、
前記第2のアンテナは指向性を有することを特徴とする
請求項2記載のアンテナ手段。 - 【請求項4】 前記第2のアンテナは、前記携帯通信端
末に内蔵される拡声器の拡声方向と反対側に放射量の多
い指向性を有することを特徴とする請求項3記載のアン
テナ装置。 - 【請求項5】 前記判別手段は、 前記携帯通信端末が操作者の近傍で使用される第1の状
態と、操作者から離れた位置で使用される第2の状態と
を判別することを特徴とする請求項2記載のアンテナ装
置。 - 【請求項6】 前記判別手段は、 前記携帯通信端末が電話受信、若しくは電話発信してい
る場合に、該携帯通信端末は第1の状態であると判別す
ることを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。 - 【請求項7】 前記判別手段は、 前記携帯通信端末に外付けイヤホンが接続されておら
ず、かつ該携帯通信端末に内蔵される拡声器が使用され
ている場合に、該携帯通信端末は第1の状態であると判
別することを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。 - 【請求項8】 前記切換手段は、 前記判別手段により前記携帯電話が第1の状態であると
判別された場合は前記第2のアンテナを接続し、第2の
状態であると判別された場合は前記第1のアンテナを接
続することを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。 - 【請求項9】 前記アンテナは、 前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナによるダ
イバーシティ受信を行うことを特徴とする請求項2記載
のアンテナ装置。 - 【請求項10】 前記アンテナは、 給電部を有する主放射導体と該主放射導体に近接配置さ
れる無給電導体とから成り、 前記切換手段は、 前記判別手段の判別結果に応じて前記無給電導体の接地
/非接地を切り換えることを特徴とする請求項1記載の
アンテナ装置。 - 【請求項11】 前記判別手段は、 前記携帯通信端末が操作者の近傍で使用される第1の状
態と、操作者から離れた位置で使用される第2の状態と
を判別することを特徴とする請求項10記載のアンテナ
装置。 - 【請求項12】 前記判別手段は、 前記携帯通信端末が電話受信、若しくは電話発信してい
る場合に、該携帯通信端末は第1の状態であると判別す
ることを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置。 - 【請求項13】 前記判別手段は、 前記携帯通信端末に外付けイヤホンが接続されておら
ず、かつ該携帯通信端末に内蔵される拡声器が使用され
ている場合に、該携帯通信端末は第1の状態であると判
別することを特徴とする請求項11記載のアンテナ装
置。 - 【請求項14】 前記切換手段は、 前記判別手段により前記携帯電話が第1の状態にあると
判別された場合は前記無給電導体を接地し、第2の状態
にあると判別された場合は前記無給電導体を非接地とす
ることを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置。 - 【請求項15】 前記切換手段は、 シリコンダイオード、若しくはPINダイオード、若し
くはMESFETを含む高周波スイッチにより構成され
ることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 - 【請求項16】 前記携帯通信端末は、 表示部を有する第1の本体部と操作部を有する第2の本
体部とをヒンジ部を介して折りたたみ可能に連結された
端末であり、 前記判別手段は、 前記携帯通信端末が、前記第1の本体部と前記第2の本
体部とが折りたたまれて閉じている第1の状態にある
か、前記第1の本体部と前記第2の本体部とが開いてい
る第2の状態にあるかを判別することを特徴とする請求
項1記載のアンテナ装置。 - 【請求項17】 携帯通信端末のアンテナ装置におい
て、 給電部を有する主放射導体と、 該主放射導体に近接配置される無給電導体と、 前記無給電導体と地板との間に接続されるクロスダイオ
ードとを具備することを特徴とするアンテナ装置。 - 【請求項18】 前記クロスダイオードと並列に接続
し、並列共振回路を構成するインダクタおよびキャパシ
タをさらに具備することを特徴とする請求項17記載の
アンテナ装置。 - 【請求項19】 携帯通信端末のアンテナ装置におい
て、 給電部を有する主放射導体と、 該主放射導体に近接配置され、直列接続されたインダク
タおよびクロスダイオードと、該インダクタおよびクロ
スダイオードに並列接続されたキャパシタとから成る共
振回路が両端に接続された無給電導体とを具備すること
を特徴とするアンテナ装置。
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